2014 数学建模练习题
2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛(B,C,D)题目
2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目（请先阅读“全国大学生数学建模竞赛论文格式规范”）B题创意平板折叠桌某公司生产一种可折叠的桌子，桌面呈圆形，桌腿随着铰链的活动可以平摊成一张平板（如图1-2所示）。
桌腿由若干根木条组成，分成两组，每组各用一根钢筋将木条连接，钢筋两端分别固定在桌腿各组最外侧的两根木条上，并且沿木条有空槽以保证滑动的自由度（见图3）。
桌子外形由直纹曲面构成，造型美观。
附件视频展示了折叠桌的动态变化过程。
试建立数学模型讨论下列问题：1. 给定长方形平板尺寸为120 cm × 50 cm × 3 cm，每根木条宽2.5 cm，连接桌腿木条的钢筋固定在桌腿最外侧木条的中心位置，折叠后桌子的高度为53 cm。
试建立模型描述此折叠桌的动态变化过程，在此基础上给出此折叠桌的设计加工参数（例如，桌腿木条开槽的长度等）和桌脚边缘线（图4中红色曲线）的数学描述。
2. 折叠桌的设计应做到产品稳固性好、加工方便、用材最少。
对于任意给定的折叠桌高度和圆形桌面直径的设计要求，讨论长方形平板材料和折叠桌的最优设计加工参数，例如，平板尺寸、钢筋位置、开槽长度等。
对于桌高70 cm，桌面直径80 cm的情形，确定最优设计加工参数。
3. 公司计划开发一种折叠桌设计软件，根据客户任意设定的折叠桌高度、桌面边缘线的形状大小和桌脚边缘线的大致形状，给出所需平板材料的形状尺寸和切实可行的最优设计加工参数，使得生产的折叠桌尽可能接近客户所期望的形状。
你们团队的任务是帮助给出这一软件设计的数学模型，并根据所建立的模型给出几个你们自己设计的创意平板折叠桌。
要求给出相应的设计加工参数，画出至少8张动态变化过程的示意图。
图1图2图3图4附件：视频2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目（请先阅读“全国大学生数学建模竞赛论文格式规范”）C题生猪养殖场的经营管理某养猪场最多能养10000头猪，该养猪场利用自己的种猪进行繁育。
2014数学建模国赛A题
模型一：软着陆轨道运动学与力学模型问题分析由于月球没有大气,探测器着陆时无法利用大气制动,只能利用制动发动机来减制了探测器所能携带有效载荷的质量。
探测器在月面着陆可以分为硬着陆和软着陆。
硬着陆对月速度不受限制,探测器撞上月球后设备将损坏,只能在接近月球的过程中传回月面信息;软着陆对月速度比较小,探测器着陆后可继续在月面进行考察,因此相比于硬着陆,软着陆更具有实用意义模型的建立与求解：1、建立坐标系：建立坐标系如图所示, 月心惯性坐标系m O XYZ :原点位于月球中心, m O Z 轴指向动力下降起始点, m O X 轴位于环月 轨道平面内且指向前进方向, m O Y 轴按右手定则确定, 着陆器在m O XYZ 系下的位置用极坐标(,,)r a 来表示, r 为月心到着陆器的距离矢量( r 表示大小) , A 和B 分别表示经度和纬度。
轨道坐标系Oxyz 原点位于着陆器的质心, Oz 轴为月心指向着陆器质心的方向, Ox 轴位于当地水平面内指向着陆器运动方向, Oy 轴按照右手定则确定。
制动推力F 的方向与着陆器本体轴重合, 推力方位角W 和推力仰角H 描述了制动推力F 与轨道坐标系之间的位置关系, 推力方位角W 绕正Oz 轴逆时针旋转为正, 推力仰角H 绕正Oy 轴顺时针旋转为正。
2、确定卫星在椭圆轨迹方程式：嫦娥三号在轨道上高速飞行时，设嫦娥三号卫星的质量为m ，卫星在轨道上任意点速度为v ，设月球的质量为M ;卫星与月亮之距为r ；卫星—月球系统的总能量为E ；由能量守恒定律可得：212GMm mv E r -=得：v =对于月球—卫星系统，当行星在椭圆轨迹上运动时,在卫星轨迹上有存在一点p ，月球中心和p 点的矢径为p r 该点的卫星速度为p v ，p r 与p v 之间的夹角为p β。
如果月球中心与卫星运动方向之间的垂直距离为b 。
sin p p b r β=；这个b 是卫星轨道为椭圆的短半轴；根据角动量守恒定律：sin sin p p p mvr mv r ββ=因为 sin p p b r β= 所以 sin p vr v b β= 即：sin p v b vr β=结合上述式子可以推出：sin β= （1） 式（1）为卫星椭圆轨道表达式;3、确定近月点的速度：开普勒第二定律：根据开普勒第二定律知：行星和太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积；设近月点A 与远月点B 距离月球的距离为,A B L a c L a c =-=+，在近月点与远月点两点分别取极短的相等的时间，故有A B S S ∆=∆ 代入得：B B a c v v a c-=+ 卫星运动的总机械能等于其动能和引力势能之和，故当卫星分别经过A 、B 时的机械能为：222211()2211()22A A A A B B B B GMm GMm E mv mv L a cGMm GMm E mv mv L a c =+=--=+=--由于卫星在椭圆轨道上只受万有引力作用，所以遵循机械能守恒：A B E E =最后由椭圆方程可以求出：A B b v a c v =-=由于B v 大小为在100km 轨道上的速度，可以根据万有引力求出，即,A B v v 可以求出，其中1.73/A v km s =;它的方向为轨迹的切线方向；4、制动过程的力学与运动学分析：忽略其他星球对卫星的引力影响，则可以把嫦娥卫星的制动过程看成是一个类平抛运动；其中v 为平抛的初速度；设',F F 为万有引力和卫星的推力，S 为主减速区的竖直高度 由物理关系可以得出下列等式：'2'1()2()B BA mv F F s F F t mv l v t →→→→=++== （图）解得：728.4l km =再根据数学几何关系可以求出近月点与处在主减速区的着陆点的直线距离为746.46L km =设近着陆点与月点的坐标分别为'''(,,),(,,)x y z x y z 则可以列出下列等式L = （2）5、坐标系的转换设纬度α，经度β，海拔为h （米）月球上任意一点(,,)h αβ表示三维体系中的点(,,)x y z ，则：东经：(1737.01/1000)(cos )(sin )x h αβ≈+西经：(1737.01/1000)(cos )(sin(180))x h αβ≈++(1737.01/1000)(cos )(sin())y h αβ≈+北纬：(1737.01/1000)sin z h α≈+ 南纬：(1737.01/1000)sin(90)z h α≈++ 海拔计算时单位是米，,,x y z 单位是千米则着陆点(,,)x y z 为（(1138.08,1173.58,579.23)）近月点'''(,,)x y z 为(1752.013cos()sin(180),1752.013cos sin ,1752.013sin )αβαβα+ 综上所述，联立上述的式（1）和式（2），并且将所有已知的条件带入公式中，得到近月点的位置坐标为：'''1387.28470.281752.01x y z ⎧=⎪=⎨⎪=⎩所以容易求出远日点的位置坐标为： ''''''1452.49492.391834.37x y z ⎧=-⎪=⎨⎪=⎩；。
2014数学建模b题
对创意平板折叠桌的最优化设计摘要本文主要研究了创意平板折叠桌的相关问题。
对于问题一，首先，我们根据所提供的已知尺寸的长方形平板和桌面形状，桌高的要求，以圆桌面中心作为原点建立了相应的空间直角坐标系，分别求出了各个桌腿的长度，根据在折叠过程中，钢筋穿过的每个点距离桌面的高度相同这一性质，利用MATLAB程序计算出了每根木棒卡槽的长度和桌脚底端每个点的坐标，其中卡槽长度依次为（从最外侧开始，单位：cm）：0、 4.3564、7.663、10.3684、12.5926、14.393、15.8031、16.8445、17.5314、17.8728，并且根据底端坐标拟合出了桌脚边缘线的方程并进行了检验。
另外，我们通过桌脚边缘线的变化图像来描述折叠桌的折叠过程。
对于问题二，我们以用材最少为目标函数，以稳固性好为约束条件，通过对桌腿进行力学分析和几何分析得到了使得用材最少且稳固性好的圆桌需要满足的条件是钢筋穿过最长腿的位置满足一个不等式。
并且，当平板的长为163.4702cm,宽为80cm,厚度为3cm,最外侧桌腿钢筋处到桌腿底端的距离与桌腿的长度之比为0.4186时，木板的用材最小，其对应的体积V为392330cm3。
对于问题三，为了满足客户需求，使得生产的折叠桌尽可能接近客户所期望的形状，我们给出了软件设计的基本算法。
我们考虑了“操场形”桌面和“双曲线形”桌面，得到了“操场形”桌面的的创意平板折叠桌槽长为（从最外侧开始，单位：cm）：0、4.3564、7.6637、10.3684、12.5926、14.3930、15.8031、16.8445、17.5314、17.8728; “曲线形”桌面的创意平板折叠桌槽长为（从最外侧开始，单位：cm）：0、1.5756、2.8917、3.9886、4.9005、5.6532、6.2641、6.7397、7.0741、7.2501。
最后，给出了两种桌面的动态变化图。
关键字：曲线拟合最优化设计几何模型折叠桌桌脚边缘线一、问题重述问题背景某公司生产一种可折叠的桌子，桌面呈圆形，桌腿随着铰链的活动可以平摊成一张平板。
2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛(A)题目
2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目（请先阅读“全国大学生数学建模竞赛论文格式规范”）A题嫦娥三号软着陆轨道设计与控制策略嫦娥三号于2013年12月2日1时30分成功发射，12月6日抵达月球轨道。
嫦娥三号在着陆准备轨道上的运行质量为 2.4t，其安装在下部的主减速发动机能够产生1500N到7500N的可调节推力，其比冲（即单位质量的推进剂产生的推力）为2940m/s，可以满足调整速度的控制要求。
在四周安装有姿态调整发动机，在给定主减速发动机的推力方向后，能够自动通过多个发动机的脉冲组合实现各种姿态的调整控制。
嫦娥三号的预定着陆点为19.51W，44.12N，海拔为-2641m（见附件1）。
嫦娥三号在高速飞行的情况下，要保证准确地在月球预定区域内实现软着陆，关键问题是着陆轨道与控制策略的设计。
其着陆轨道设计的基本要求：着陆准备轨道为近月点15km，远月点100km的椭圆形轨道；着陆轨道为从近月点至着陆点，其软着陆过程共分为6个阶段（见附件2），要求满足每个阶段在关键点所处的状态；尽量减少软着陆过程的燃料消耗。
根据上述的基本要求，请你们建立数学模型解决下面的问题：（1）确定着陆准备轨道近月点和远月点的位置，以及嫦娥三号相应速度的大小与方向。
（2）确定嫦娥三号的着陆轨道和在6个阶段的最优控制策略。
（3）对于你们设计的着陆轨道和控制策略做相应的误差分析和敏感性分析。
附件1：问题的背景与参考资料；附件2：嫦娥三号着陆过程的六个阶段及其状态要求；附件3：距月面2400m处的数字高程图；附件4：距月面100m处的数字高程图。
附件1：问题A的背景与参考资料1．中新网12月12日电(记者姚培硕)根据计划，嫦娥三号将在北京时间12月14号在月球表面实施软着陆。
嫦娥三号如何实现软着陆以及能否成功成为外界关注焦点。
目前，全球仅有美国、前苏联成功实施了13次无人月球表面软着陆。
北京时间12月10日晚，嫦娥三号已经成功降轨进入预定的月面着陆准备轨道，这是嫦娥三号“落月”前最后一次轨道调整。
2014数学建模综合练习题答案
E ) r
E ) ，由微分法得知，其最大值在 E = r 时达到最大值. r
2. 甲市的一公司共有五个部门 A、B、C、D、E，由于在各城市的成本有所不同，为了达到 最大的效益，要把某些部门迁到乙市及丙市，单纯由搬迁可获得的利益（单位万元）如下： A B C D E 乙 丙 10 10 15 20 10 15 20 15 5 15
解： 该问题的 Euler 方程为: Ty′′ + g ρ = 0 , 由两端点的条件 y (− = L) 0, y ( = L) 0 解得曲线 方程为： = y
gρ 2 (L − x2 ) 2
位通讯费。则数学模型为
max10000∑∑ Bij xij −∑∑∑∑ C jl Dik yijkl
i= 1 j= 1 i = 1 j = 1 k >i l = 1
5
3
5
3
5
3
（同部门不计费，不同部门不重复计费）
s.t.
5
∑x
j =1
ij
3
ij
= 1 （各部门只搬至一市）
∑x
i =1
≥ 1 （要求每个城市至少一个部门，若无此要求，则不要此约束条件）
3. 设一均匀线密度为 ρ 的轻质细弹性弦，两端分别固定在点（-L,0）及点（L,0）上拉紧， 张力为常数 T，受重力的影响有微小的向下弯曲，曲线用 y=y(x)表示，设 y 轴向下为正，则 根据物理定律，其弹性势能与位能之和达到最小值，即
= J[ y ]
−L
∫ ( 2 ( y′)
L
T
2
− g ρ y )dx 其中 g 为重力加速度常数，求该弹性弦的曲线方程.
yijkl − xij ≤ 0 , yijkl − xkl ≤ 0 , xij + xkl − yijkl ≤ 1 (k > i ) （线性化 yijkl = xij xkl ） xij , yijkl 为零一变量， i, k = 1, 2,3, 4,5. j , l = 1, 2,3.
2014深圳数学建模A题
单独政策下的人口变化摘要人口的数量和结构是影响经济社会发展的重要因素。
从20世纪70年代后期以来，我国开始实施计划生育政策，该政策的实施，有效的控制了我国人口的过快增长，对经济发展和人民生活的改善做出了积极的贡献。
但另一方面，其负面影响也开始显现。
劳动人口绝对数量开始步入下降通道，人口老龄化，负担过重。
党的十八届三中全会提出了开放单独二孩，今年以来许多省、市、自治区相继出台了具体的政策。
政策出台前后各方面人士对开放“单独二孩”的效应有过大量的研究和评论。
本文通过建模来探究单独政策下的人口结构变化。
针对问题一，采用短期内精确度较高的灰色模型，进行编程求解。
以2012年以前的十年人口普查结果作为原始数据，在实行单独政策前预测2013年-2022年的人口总数变化。
得到结果，人口呈缓慢增长。
再进一步进行了为何实行单独政策的验证，对影响人口变化的各因素进行探讨研究，得到结果，我国在实施计划生育政策以来，出生率低于超低出生率，自然增长率更是停滞不前，人口老龄化加重等，研究发现造成这些问题主要原因是生育率的下降，而生育率下降又跟计划生育国策有着紧密联系。
针对问题二，预测“单独二孩”政策对未来人口结构的影响。
选择一个地区，利用该地区全国第六次人口普查数据，通过年龄推算方法得出2014-2017年分年龄的女性人数和已婚妇女数，再根据《2013年生育意愿调查数据报告》估算出符合“单独二孩”生育政策要求的潜在人群和在“单独二孩”政策下的新增出生人数，以及这些新生婴儿会什么时候出生，最后分析新增加的出生人口会导致总和生育率出现多大程度的反弹，从而研究对未来人口结构的影响。
关键词：单独二胎灰色模型年龄推算法生育率一、问题重述1.1问题背景人口的数量和结构是影响经济社会发展的重要因素。
从20世纪70年代后期以来，我国鼓励晚婚晚育，提倡一对夫妻生育一个孩子。
该政策实施30多年来，有效地控制了我国人口的过快增长，对经济发展和人民生活的改善做出了积极的贡献。
2014全国大学生数学建模竞赛A题题目及参考答案_
2014全国大学生数学建模竞赛A题题目及参考答案_ 2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目,请先阅读“全国大学生数学建模竞赛论文格式规范”,A题城市表层土壤重金属污染分析随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。
对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式，日益成为人们关注的焦点。
按照功能划分，城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、……、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。
现对某城市城区土壤地质环境进行调查。
为此，将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土(0~10 厘米深度)进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置。
应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据。
另一方面，按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将其作为该城区表层土壤中元素的背景值。
附件1列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息，附件2列出了8种主要重金属元素在采样点处的浓度，附件3列出了8种主要重金属元素的背景值。
现要求你们通过数学建模来完成以下任务:(1) 给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度。
(2) 通过数据分析，说明重金属污染的主要原因。
(3) 分析重金属污染物的传播特征，由此建立模型，确定污染源的位置。
(4) 分析你所建立模型的优缺点，为更好地研究城市地质环境的演变模式，还应收集什么信息,有了这些信息，如何建立模型解决问题,DJHFSJKDHFKDSJKFHSJKDFHJKDSHFDJKSFHJKDSHFJKDSHFJK题目 A题城市表层土壤重金属污染分析摘要,本文研究的是某城区警车配置及巡逻方案的制定问题，建立了求解警车巡逻方案的模型，并在满足D1的条件下给出了巡逻效果最好的方案。
2014数学建模题目
2014年数学建模模拟训练4【A题】举世瞩目的2014年世界杯决赛阶段的比赛2014年6月12日至7月13日在南美洲国家巴西举行。
巴西世界杯共有32支球队参赛。
除去东道主巴西自动获得参赛资格以外，其他31个国家需通过参加2011年6月开始的预选赛获得参赛资格。
巴西世界杯期间，总共在巴西境内举办共计64场比赛角逐出冠军。
假如你是中国体育彩票中心研究员，请根据赛制、赛程安排、分组形势及各自的实力，请建立数学模型进行分析，并给出：1.中国体育彩票中心设计若干世界杯竞猜游戏，并分析各种奖项出现的可能性，奖项和奖金额设置对彩民的吸引力等各因素评价游戏的合理性。
例如：给出本次世界杯32强的各级（32进16，16进8，8进4，4进2，夺冠）赔率。
2.给足球彩民写一篇短文，供买彩票参考。
【B题】众所周知，吸烟不仅危害自身健康，而且由此引起的被动吸烟更是危害公众身心健康的主要原因。
为此，如何帮助相关人士摆脱烟瘾的困扰也就成为一个重要的研究课题。
本文研究数据涉及234人，他们都自愿表示戒烟但还未戒烟。
在他们戒烟的这一天，测量了每个人的CO（一氧化碳）水平并记下他们抽最后一支烟到CO 测定时间.。
CO的水平提供了一个他们先前抽烟数量的客观指标，但其值也受到抽最后一支烟的时间的影响, 因此抽最后一支烟的时间可以用来调整CO的水平。
记录下研究对象的性别、年龄及自述每日抽烟支数。
这个调查跟踪1年, 考察他们一直保持戒烟的天数, 由此估计这些人中再次吸烟的累加发病率, 也就是原吸烟者戒烟一段时间后又再吸烟的比例. 其中假设原烟民戒烟的可信度是很低的（更恰当地说多数是再犯者）戒烟天数是从0到他（她）退出戒烟或研究截止时间（1 年）的天数。
假定他们全部没有人中途退出研究。
请回答下列问题：1）试分析上述234人中再次吸烟的累加发病率分布情况（如不同年龄段、不同性别等因素下的累加发病率分布情况）。
2）你认为年龄、性别、每日抽烟支数及调整的CO浓度等因素会影响戒烟时间（天数）长短吗？如果影响请利用附录中的数据，分别给出戒烟时间与上述你认为有影响的因素之间的定量分析结果。
2014年全国大学生数学建模竞赛暨校内选拔赛题目
A 最优行驶轨迹
设一艘轮船经一强水流区域。
水流方向是已知的位置函数
(,),V u u x y y h
==- (,)0,v v x y ==
式中x 和y 为直角坐标；
u 和v 分别是水流在x 和y 方向的速度分量；V 是轮船相对水的速度，为一常数；h 为恒值。
1. 试建立数学模型，讨论如何驾驶轮船，使得船以最短时间从起点（003.66, 1.86x y h h ==-）驾驶到（0,0f f x y h h ==）
； 2. 模拟出船行驶的相应轨迹。
B题：“大球时代”乒乓球直径与赛事观赏性2000年，国际乒乓球联合会（简称国际乒联）将国际乒乓球职业赛事中的官方用球直径由38mm增加至40mm。
其宗旨在于进一步增加球在空中运行中的空气阻力，减缓比赛中球运行的速度，从而达到进一步增加和丰富乒乓球职业运动员击球技术和技巧的目的，最终增加乒乓球赛事的整体观赏性。
然而自乒乓球“大球时代”到来迄今为止，关于用球直径的争议始终未有停止。
国内外各界教练和运动员褒贬不一。
值得注意的事，由于职业运动员身高，打球习惯，握拍习惯的不同，其对球直径变化的敏感度也颇有差异。
请通过建模分析当前的比赛用球直径是否较之“小球时代”提升了运动员的体验质量和观众的观赏质量？请通过建模进一步分析您认为的最佳乒乓球直径的长度？。
2014年全国研究生数学建模竞赛C题
第十一届全国研究生数学建模竞赛C题无线通信中的快时变信道建模一、背景介绍1.基本模型宽带移动通信传输正在改变着人们的生活，更为快速和准确的传递信息是其基本需求。
据预测，到2020年，数以千亿的“物”，包括汽车、计量表、医疗设备和家电等都将连入移动通信网络，人们的移动数字生活也将更加美好。
由于移动通信网络连接环境复杂多变，对实现高速宽带数据传递提出了更高的要求和挑战。
例如，高速铁路和高速公路的开通和应用，使未来移动通信系统面临高速移动环境，而在高速移动环境下，无线通信信道会发生快速变化，若不能适应这种变化，通信系统性能将会受到严重影响，极大降低信息传输的速度和质量。
分析现有通信模型的不足，建立新的数学模型，对提升信道容量、增加信息传输速率和降低误码率会有很好的促进作用。
在通信系统中，发送端通过信道传输信号到接收端，在传输过程中，不可避免地要引入干扰噪声。
接收端对包含噪声的信号进行合理解码，得到正确的信息，完成信息传输过程，原理用图1表示。
图1 通信基本模型示意图通信过程的数学模型可以表示为：WXHY+⋅=(1)从式（1）可以看出，在已知接收端信号Y的情况下，要得知发送端的信号X，还需要知道信道变量H和噪声W的统计特征。
W可视为加性高斯白噪声AWGN（Additive White Gaussian Noise），因此问题的关键就是对H规律的探索。
在无线信道中，发送和接收之间通常存在多于一条的信号传播路径。
多径的存在是因为发射机和接收机之间建筑物和其他物体的反射、绕射、散射等引起的，其传播特征如图2所示。
图2无线信道传播特征图中LOS（line of sight）是信号直接到达的传播路径。
可以看出，由于环境的复杂性，信号传播途径也复杂多变，需要对其进行简化和抽象，建立描述、估计信道传播的数学模型。
当信号在无线信道传播时，多径反射和衰减的变化将使信号经历随机波动。
无线多径传输系统的时间离散形式的数学表达式为[1]：∑-=-=+-=101,...,0],[][][][L l l K n n w l n x n h n y (2)式中L 为信道的多径数，K 为传输信号的长度，)(n w 可视为AWGN ，[]l h n 就是信道参数。
2014年数学建模训练题-01
2014年数学建模培训：第1次训练题
(2014.6.23周一至2014.6.29周六下午3:00)
人口增长模型的确定
1790-1980年间美国每隔10年的人口记录如下表所示。
表1 人口记录表
试用以上数据建立马尔萨斯(Malthus)人口指数增长模型，并对接下来的每隔十年预测五次人口数量，并查阅实际数据进行比对分析。
如果数据不相符，对模型需要做些什么改进？
示：马尔萨斯模型的基本假设是人口的增长率为常数，记为r。
记时刻t的人口为()xt，且初始时刻的人口为x0，于是得到如下微分方程0(0)dx
rxdt
xx
需要先求微分方程的解，再用数据拟合模型中的参数。
多项式函数拟合：
一般的曲线拟合：('',0,,)pcurvefitfunpxdataydata。
2014美国数学建模大赛MCM试题
2014 MCMProblem A: The Keep-Right-Except-To-Pass RuleIn countries where driving automobiles on the right is the rule (that is, USA, China and most other countries except for Great Britain, Australia, and some former British colonies), multi-lane freeways often employ a rule that requires drivers to drive in the right-most lane unless they are passing another vehicle, in which case they move one lane to the left, pass, and return to their former travel lane.Build and analyze a mathematical model to analyze the performance of this rule in light and heavy traffic. You may wish to examine tradeoffs between traffic flow and safety, the role of under- or over-posted speed limits (that is, speed limits that are too low or too high), and/or other factors that may not be explicitly called out in this problem statement. Is this rule effective in promoting better traffic flow? If not, suggest and analyze alternatives (to include possibly no rule of this kind at all) that might promote greater traffic flow, safety, and/or other factors that you deem important.In countries where driving automobiles on the left is the norm, argue whether or not your solution can be carried over with a simple change of orientation, or would additional requirements be needed.Lastly, the rule as stated above relies upon human judgment for compliance. If vehicle transportation on the same roadway was fully under the control of an intelligent system –either part of the road network or imbedded in the design of all vehicles using the roadway – to what extent would this change the results of your earlier analysis? Problem B: College Coaching LegendsSports Illustrated, a magazine for sports enthusiasts, is looking for the “best all time college coach” male or female for the previous century. Build a mathematical model to choose the best college coach or coaches (past or present) from among either male or female coaches in such sports as college hockey or field hockey, football, baseball or softball, basketball, or soccer. Does it make a difference which time line horizon that you use in your analysis, i.e., does coaching in 1913 differ from coaching in 2013? Clearly articulate your metrics for assessment. Discuss how your model can be applied in general across both genders and all possible sports. Present your model’s top 5 coaches in each of 3 different sports.In addition to the MCM format and requirements, prepare a 1-2 page article for Sports Illustrated that explains your results and includes a non-technical explanation of your mathematical model that sports fans will understand.。
2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目 D
2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目（请先阅读“全国大学生数学建模竞赛论文格式规范”）D题储药柜的设计储药柜的结构类似于书橱，通常由若干个横向隔板和竖向隔板将储药柜分割成若干个储药槽(如图1所示)。
为保证药品分拣的准确率，防止发药错误，一个储药槽内只能摆放同一种药品。
药品在储药槽中的排列方式如图2所示。
药品从后端放入，从前端取出。
一个实际储药柜中药品的摆放情况如图3所示。
为保证药品在储药槽内顺利出入，要求药盒与两侧竖向隔板之间、与上下两层横向隔板之间应留2mm的间隙，同时还要求药盒在储药槽内推送过程中不会出现并排重叠、侧翻或水平旋转。
在忽略横向和竖向隔板厚度的情况下，建立数学模型，给出下面几个问题的解决方案。
1.药房内的盒装药品种类繁多，药盒尺寸规格差异较大，附件1中给出了一些药盒的规格。
请利用附件1的数据，给出竖向隔板间距类型最少的储药柜设计方案，包括类型的数量和每种类型所对应的药盒规格。
2. 药盒与两侧竖向隔板之间的间隙超出2mm的部分可视为宽度冗余。
增加竖向隔板的间距类型数量可以有效地减少宽度冗余，但会增加储药柜的加工成本，同时降低了储药槽的适应能力。
设计时希望总宽度冗余尽可能小，同时也希望间距的类型数量尽可能少。
仍利用附件1的数据，给出合理的竖向隔板间距类型的数量以及每种类型对应的药品编号。
3.考虑补药的便利性，储药柜的宽度不超过2.5m、高度不超过2m，传送装置占用的高度为0.5m，即储药柜的最大允许有效高度为1.5m。
药盒与两层横向隔板之间的间隙超出2mm的部分可视为高度冗余，平面冗余＝高度冗余×宽度冗余。
在问题2计算结果的基础上，确定储药柜横向隔板间距的类型数量，使得储药柜的总平面冗余量尽可能地小，且横向隔板间距的类型数量也尽可能地少。
4. 附件2给出了每一种药品编号对应的最大日需求量。
在储药槽的长度为1.5m、每天仅集中补药一次的情况下，请计算每一种药品需要的储药槽个数。
2014全国数学建模D题
1981
3005750
2857558
1593400
1379292
797550
647738
1982
2429500
2309718
1755150
1519307
938750
762415
1983
3541000
3366418
1795100
1553889
1296350
1052844
1984
2941250
2796238
0.8984625
苹果
0.950697
胡萝卜
0.898464
梨
0.865628
大白菜
0.68085
柑橘
0.81216
茄子
0.865046
香蕉
0.632632
芹菜
0.769405
菠萝
0.902682
黄瓜
0.911988
葡萄
0.6256
菠菜
0.680316
由于篇幅有限，下表中仅包含该问题中部分蔬果的产量及所得消费量数据，完整的蔬菜和水果产量、消费量数据见附录表1及附录表2。
2009
40799000
36656372
15057000
13528172
25885000
22391716
2010
(完整word版)数学建模方法期末考试试卷参考答案(2014年下半年)
2014-2015学年第一学期期末考试课程试卷参考答案课名称：数学建模方法 课程号：SAM12I001 考核方式： 考查一、设计划生产生产A 、B 、C 、D 、E 五种产品分别为54321,,,,x x x x x 单位，则可建立线性规划问题数学模型：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥≤++++≤+++≤+++++++=0,,,,2122222423102..2119132518max 54321543215431532154321x x x x x x x x x x x x x x x x x x t s x x x x x SMax=18*x1+25*x2+13*x3+19*x4+21*x5; X1+2*x2+x3+x5<10; X1+x3+3*x4+2*x5<24 ;X1+2*x2+2*x3+2*x4+2*x5<21 ;二、首先引进松弛变量4x 、5x ，将线性规划问题化成标准型：⎪⎩⎪⎨⎧≥=+++=+++++=0,,,,3054345536..500300400S max 5432153214321321x x x x x x x x x x x x x t s x x x得最优解：,554321=x 去掉松弛变量，得到原线性规划问题的最优解：3500S max ;3,0,5321====x x x 。
三（1）问题的最优解为：4450z max ;10,70,0,4004321=====x x x x 。
即：最有生产方案为生产A 型号产品400单位、C 型号产品70单位、D 型号产品10单位，B 型号产品不生产。
可使利润达到最大，最大利润为4450元。
（2）对偶线性规划问题为：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≥≥+++≥+++≥+++≥++++++=0,,,84551185264289644..300020002400480min 432143214321432143214321y y y y y y y y y y y y y y y y y y y y t s y y y y w对偶问题的最优解为：4450min ;75.0,5.0;0,5.24321=====w y y y y 。
2014全国大学生数学建模a题
2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛a题摘要2013年嫦娥三号成功发射，标志着我国航天事业上的又一个里程碑，针对嫦娥三号软着陆问题，分别建立着陆前轨道准备模型和软着陆轨道模型，建立动力学方程，以燃料最省为目标进行求解。
问题一：在软着陆前准备轨道上利用开普勒定律、能量守恒定律以及卫星轨道的相关知识，利用牛顿迭代法分别确定了近月点和远月点的速度分别为 1.6925km/s、1.6142km/s，位置分别为（19.91W，20.96N），（160.49E,69.31S）。
问题二：在较为复杂的软着陆阶段，因为相对于月球的半径，嫦娥三号到月球的表面的距离太小，如果以月球中心建立坐标系会造成比较大的误差，因此选择在月球表面建立直角坐标系，在主减速阶段的类平抛面上建立相应的动力学模型，求出关键点的状态和并设计出相应的轨道，接下来通过利用灰度值阀值分割方法和螺旋搜索法对粗避障阶段和精避障阶段的地面地形进行相应的分析，找出安全点，然后调整嫦娥三号的方向以便安全降落，最后在落地时通过姿态发动机调整探测器的姿态，使之可以平稳的落到安全点上，在以上的各个阶段都可以以燃料最省为最优指标，从而建立非线性的最优规划的动力学模型，并基于该动力学模型可以对各个阶段的制导率进行优化设计由此就可以得到各个阶段的最优控制策略，问题三：最后针对所设计的轨道和各个阶段的控制策略进行了误差分析和灵敏度分析。
对系统误差和偶然误差都做了解释；通过灵敏度分析发现，嫦娥三号在近月点的位置对结果的影响最大。
关键字牛顿迭代法，灰度值阀值分割，螺旋搜索法，灵敏度分析一、问题重述嫦娥三号于2013年12月2日1时30分成功发射，12月6日抵达月球轨道。
嫦娥三号在着陆准备轨道上的运行质量为 2.4t，其安装在下部的主减速发动机能够产生1500N到7500N的可调节推力，其比冲（即单位质量的推进剂产生的推力）为2940m/s，可以满足调整速度的控制要求。
在四周安装有姿态调整发动机，在给定主减速发动机的推力方向后，能够自动通过多个发动机的脉冲组合实现各种姿态的调整控制。
2014年数学建模题目
2014年数学建模题目
2014年全国研究生数学建模竞赛A题是关于小鼠视觉感受区电位信号（LFP）与视觉刺激之间的关系研究。
题目要求探究数十亿个神经元的信息，以期对知觉、行动以及意识等有更进一步的了解，并可能为各种精神疾病研究出新的治疗方法。
具体而言，需要解决的问题包括：
1. 脑电波介绍：脑是支配人和高级动物活动的司令部和信息中心，神经系统承担着感受外界刺激，产生、处理、传导和整合信号，实现各种认知活动（如知觉、学习、记忆、情绪、语言、意思和思维等），以及运动控制等众多功能。
2. 脑电波的应用：脑电波可以用来研究大脑的活动和功能，包括神经元的信息传递和整合。
脑电波的应用范围广泛，包括神经科学、心理学、生理学、医学等领域。
对于这个题目，需要运用数学建模的方法，结合脑电波数据和视觉刺激数据，分析小鼠视觉感受区的电位信号与视觉刺激之间的关系，探究大脑的信息处理机制。
具体而言，需要解决的问题包括：
1. 数据预处理：对脑电波数据进行预处理，包括滤波、去噪、归一化等操作，以提高数据的质量和可靠性。
2. 特征提取：从脑电波数据中提取出与视觉刺激相关的特征，包括时域和频域特征。
3. 模型建立与优化：根据提取的特征，建立数学模型，并不断优化模型参数和结构，以提高预测准确率和稳定性。
4. 结果解释与讨论：对模型的结果进行解释和讨论，探究小鼠视觉感受区的电位信号与视觉刺激之间的关系，以及大脑的信息处理机制。
总之，2014年全国研究生数学建模竞赛A题是一个具有挑战性和重要意义的题目，需要运用数学建模的方法，结合脑电波数据和视觉刺激数据，分析小鼠视觉感受区的电位信号与视觉刺激之间的关系，探究大脑的信息处理机制。
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练习1 基础练习一、矩阵及数组操作：1．利用基本矩阵产生3×3和15×8的单位矩阵、全1矩阵、全0矩阵、均匀分布随机矩阵（[-1，1]之间）、正态分布矩阵（均值为1，方差为4）。
2．利用fix及rand函数生成[0，10]上的均匀分布的10×10的整数随机矩阵a，然后统计a中大于等于5的元素个数。
3．在给定的矩阵中删除含有整行内容全为0的行，删除整列内容全为0的列。
二、绘图：4．在同一图形窗口画出下列两条曲线图像：y1=2x+5；y2=x^2-3x+1，并且用legend标注。
5．画出下列函数的曲面及等高线：z=x^2+y^2+sin(xy)．三、程序设计：6．编写程序计算（x在[-3，3]，间隔0.01）7．有一列分数序列：求前15项的和。
8．用至少三种方法编写函数实现求任意整数n的阶乘。
9．将任意大于6的偶数m写成两个素数p1、p2的和（试着写出所有的m=p1+p2的可能形式）。
10．是否任意3的倍数m可以写成两个素数p1、p2、p3的和（试着写出所有的m=p1+p2+p3的可能形式）？四、数据处理与拟合初步：11．通过测量得到一组数据：分别采用y=c1+c2e^(-t)和y=d1+d2te^(-t)进行拟合，并画出拟合曲线进行对比。
12．计算下列定积分：13．微分方程组当t=0时，x1(0)=1，x2(0)=-0.5，求微分方程t在[0，25]上的解，并画出相空间轨道图像。
14．设通过测量得到时间t与变量y的数据：t=[0 0.3 0.8 1.1 1.6 2.3];y=[0.5 0.82 1.14 1.25 1.35 1.41];分别采用多项式：y=a0+a1t+a2t2和指数函数y=b0+b1e^t+b2te^t进行拟合，并计算均方误差、画出拟合效果图进行比较。
15．观察函数：y=e^x-1.5cos(2*pi*x)在区间[-1,1]上的函数图像，完成下列两题：（1）用函数fzero求解上述函数在[-1,1]的所有根，验证你的结果；（2）用函数fminbnd求解上述函数在[-1,1]上的极小、极大、最小和最大值，在函数图像上标出你求得的最小值点作出验证。
注：可以用help fzero命令查看fzero的调用格式，fzero典型的调用方法是：fzero(@myfun,x0) %返回函数myfun在x0附近的根；fminbnd典型的调用方法是：fminbnd(@myfun,x1,x2) %返回函数myfun在区间[x1,x2]上的最小值。
练习2 编程练习1. 题目：判断101-200之间有多少个素数，并输出所有素数。
编写以fun1为名的脚本文件。
程序分析：判断素数的方法：用一个数分别去除2到sqrt(这个数)，如果能被整除，则表明此数不是素数，反之是素数。
==================================================== 2．题目：打印出所有的“水仙花数”，所谓“水仙花数”是指一个三位数，其各位数字立方和等于该数本身。
例如：153是一个“水仙花数”，因为153=1的三次方＋5的三次方＋3的三次方。
编写以fun2为名的脚本文件。
程序分析：利用for循环控制100-999个数，每个数分解出个位，十位，百位。
==================================================== 3. 题目：将一个正整数分解质因数。
例如：输入90,打印出90=2*3*3*5。
编写以fun3为名的函数文件。
程序分析：对n进行分解质因数，应先找到一个最小的质数k，然后按下述步骤完成：(1)如果这个质数恰等于n，则说明分解质因数的过程已经结束，打印出即可。
(2)如果n<>k，但n能被k整除，则应打印出k的值，并用n除以k 的商,作为新的正整数你n,重复执行第一步。
(3)如果n不能被k整除，则用k+1作为k的值,重复执行第一步。
4. 题目：输入一行字符，分别统计出其中英文字母、空格、数字和其它字符的个数。
编写以fun4为名的函数文件。
========================================================== 5. 题目：一个数如果恰好等于它的因子之和，这个数就称为“完数”。
例如6=1＋2＋3.编程找出1000以内的所有完数。
编写以fun5为名的脚本文件。
=========================================================== 6. 题目：企业发放的奖金根据利润提成。
利润x低于或等于10万元时，奖金可提10%；利润高于10万元，低于20万元时，低于10万元的部分按10%提成，高于10万元的部分，可提成7.5%；20万到40万之间时，高于20万元的部分，可提成5%；40万到60万之间时高于40万元的部分，可提成3%；60万到100万之间时，高于60万元的部分，可提成1.5%，高于100万元时，超过100万元的部分按1%提成，从键盘输入当月利润x，求应发放奖金总数？编写以fun6为名的函数文件。
7. 题目：一个整数，它加上100后是一个完全平方数，再加上168又是一个完全平方数，请问该数是多少？编写以fun7为名的脚本文件。
程序分析：在10万以内判断，先将该数加上100后再开方，再将该数加上168后再开方，如果开方后的结果满足如下条件，即是结果。
=========================================================== 8. 题目：输入三个整数x,y,z，请把这三个数由小到大输出。
编写以fun15为名的函数文件。
程序分析：我们想办法把最小的数放到x上，先将x与y进行比较，如果x>y则将x与y的值进行交换，然后再用x与z进行比较，如果x>z则将x与z的值进行交换，这样能使x最小。
========================================================== 9. 题目：输出9*9口诀。
编写以fun9为名的脚本文件。
程序分析：分行与列考虑，共9行9列，i控制行，j控制列。
=========================================================== 10. 题目：有一分数序列：2/1，3/2，5/3，8/5，13/8，21/13...求出这个数列的前n项之和。
输入n，输出和s。
编写以fun10为名的函数文件。
程序分析：请抓住分子与分母的变化规律。
========================================================== 11. 题目：编写以fun11为名的函数文件。
将所输入的5个字符，以相反顺序打印出来。
=========================================================== 12. 题目：对n个数进行排序。
即输入n个数，输出结果为由大到小的顺序。
编写以fun12为名的函数文件。
程序分析：可以利用选择法，即从后9个比较过程中，选择一个最小的与第一个元素交换，下次类推，即用第二个元素与后8个进行比较，并进行交换。
=========================================================== 13. 题目：编写一个函数，输入n为偶数时，求1/2+1/4+...+1/n,当输入n为奇数时，求1/1+1/3+...+1/n。
编写以fun13为名的函数文件。
14. 题目：输入数字a，按以下规则进行。
每位数字都加上5,然后用和除以10的余数代替该数字，再将第一位和第四位交换，第二位和第三位交换。
编写以fun14为名的函数文件。
==================================================== 15. 题目：求出1到m之间（含m）能被7或11整除的所有整数放在数组a中，通过n返回这些数的个数。
输入m，输出a，n。
编写以fun15为名的函数文件。
==================================================== 16. 题目：根据以下公式计算s，计算结果作为函数值返回；n通过形参传入。
S=1+1/(1+2)+1/(1+2+3)+……+1/(1+2+3+…+n)。
编写以fun16为名的函数文件。
==================================练习3 优化问题练习1、线性规划规划问题不等式约束默认是≤，所有不等式约束都要变成b(的形式。
)xf≤函数原型：X=linprog(f,A,b,Aeq,beq,LB,UB,X0,OPTIONS)f：目标函数的系数列向量A：不等式约束条件的系数矩阵b：不等式约束条件的Aeq：等式约束条件的系数矩阵beq：等式约束条件的lb：未知数的下界ub：未知数的上界x0：初值option：选项例：脚本文件：clear all,clc;f=[-5;-4;-6];A=[1 -1 1;3 2 4;3 2 0];b=[20;42; 30];lb=[0;0;0];% lb=zeros(3,1);[x,fval]=linprog(f,A,b,[],[],lb)2、二次规划函数原型：X=quadprog(H,f,A,b,Aeq,beq,LB,UB,X0,OPTIONS)将目标函数写成如下形式：例：脚本文件：clear all ,clc;H=[1 -1;-1 2];f=[-2; -6]A=[1 1;-1 2];b=[2;3];lb=[0;0];[x,fval]=quadprog(H,f,A,b,[],[],lb)3、0-1规划函数原型：X = bintprog(f,A,b,Aeq,beq,X0,OPTIONS) 例：4、有约束的最值问题11 函数原型：X=fimincon(FUN,X0,A,B,Aeq,Beq,LB,UB,NONLCON,OPTIONS) fun ：目标函数句柄nonlcon ：非线性约束条件函数句柄例1：写目标函数：function y=objectf2(x)y=-x(1)*x(2)*x(3);写脚本文件：clear all ,clc;x0=[10;10;10];A=[1 2 3;-1 -2 -3];b=[72;0];[x,fval]=fmincon(@objectf2,x0,A,b)例2：目标函数:212212)1()(100)(x x x x f -+-= 约束条件： 12221≤+x x function y=objectf3(x)y=100*(x(2)-x(1)^2)^2+(1-x(1))^2;非线性约束函数：function [c,ceq]=unitdisk(x)c=x(1)^2+x(2)^2-1;%不等式约束，不等式右边缺省值是0，不等号为≤ceq=[];%等式约束；无等式约束写成空矩阵脚本文件：clear all ,clc;x0=[0 0];[x,fval]=fmincon(@objectf3,[0 0],[],[],[],[],[],[],@unitdisk)。